Baterie Alkalická
Alkalická baterie je typ primární baterie, což znamená, že je navržena pro jednorázové použití (nelze ji znovu nabít). Funguje na základě elektrochemické reakce mezi zinkem (Zn) a oxidem manganičitým (MnO₂). Název "alkalická" vychází z použití alkalického elektrolytu, konkrétně hydroxidu draselného (KOH), který umožňuje účinnější chemické reakce oproti kyselým elektrolytům, které se používají v jiných typech baterií, jako jsou například zinko-uhlíkové baterie.
Struktura a složení
Alkalická baterie se skládá z několika základních komponent:
- Anoda (negativní elektroda): Je tvořena zinkovým práškem, který reaguje a vytváří elektrony, což generuje elektrický proud.
- Katoda (pozitivní elektroda): Je tvořena oxidem manganičitým (MnO₂), který přijímá elektrony během elektrochemické reakce.
- Elektrolyt: Použitý elektrolyt je hydroxid draselný (KOH), který slouží k vedení iontů mezi anodou a katodou.
- Separator: Ten brání přímému kontaktu anody a katody, aby nedošlo ke zkratu, ale zároveň umožňuje volný pohyb iontů.
- Obal: Kovový plášť, obvykle z oceli, slouží jako vodič a ochrana vnější části baterie.
Princip fungování
Alkalická baterie pracuje na principu oxidace-redukce (redoxní reakce), kdy dochází k chemickým reakcím mezi anodou a katodou, čímž vzniká elektrická energie.
-
Na anodě (zinkové elektrodě) dochází k oxidaci zinku:
Zn→Zn2++2e−\text{Zn} \rightarrow \text{Zn}^{2+} + 2e^{-}Zinek se oxiduje a uvolňuje elektrony.
-
Tyto elektrony putují přes vnější obvod (například přes spotřebič) a tím vytvářejí elektrický proud, který napájí zařízení.
-
Na katodě (oxidu manganičitém) dochází k redukci:
MnO2+H2O+2e−→MnO(OH)+OH−\text{MnO}_2 + H_2O + 2e^{-} \rightarrow \text{MnO(OH)} + OH^{-}Elektrony se spojují s oxidem manganičitým, čímž vzniká hydroxidový iont (OH⁻).
-
Hydroxidové ionty se pohybují elektrolytem a reagují se zinkovými ionty, čímž vznikají chemické produkty, které zůstávají uvnitř baterie.
Tato elektrochemická reakce pokračuje, dokud se nespotřebuje veškerý zinek nebo mangan, což znamená, že baterie dosáhla konce své životnosti.
Vlastnosti alkalických baterií:
- Napětí: Typické napětí jedné článkové alkalické baterie je 1,5 V.
- Dlouhá životnost: Alkalické baterie mají dlouhou životnost při nízkém odběru proudu a vydrží skladování několik let.
- Vyšší kapacita: V porovnání s jinými typy jednorázových baterií (např. zinko-uhlíkovými) mají alkalické baterie vyšší energetickou hustotu, což znamená, že mohou dodat více energie.
- Ekologické aspekty: I když alkalické baterie neobsahují těžké kovy jako rtuť (moderní verze), stále představují problém při likvidaci a měly by být recyklovány, aby se minimalizoval jejich dopad na životní prostředí.
Použití
Alkalické baterie se běžně používají v celé řadě zařízení, která vyžadují spolehlivý zdroj energie. Jsou vhodné pro použití v dálkových ovladačích, detektorech kovů, hračkách, hodinách, přenosné elektronice a dalších zařízeních s nízkým až středním odběrem energie.
Alkalické baterie jsou oblíbené pro svou dostupnost, spolehlivost a dlouhou výdrž, což z nich činí nejrozšířenější typ baterií pro každodenní spotřební elektroniku.